Elegir entre acero aleado y acero inoxidable implica un equilibrio. Debe encontrar un equilibrio entre las necesidades de rendimiento y los riesgos ambientales. Una elección incorrecta suele provocar corrosión, desgaste prematuro o costes adicionales. Muchos equipos seleccionan un material por su nombre en lugar de por su grado específico y tratamiento térmico. Esta guía ofrece una comparación práctica para ayudarle a elegir con confianza.
¿Qué son el acero aleado y el acero inoxidable?
El acero aleado es acero mezclado con otros elementos además del hierro y el carbono. Estas adiciones le confieren características mecánicas o térmicas específicas. El acero inoxidable es un tipo específico de acero aleado. Contiene al menos 10,51 TP5T de cromo (Cr). Este cromo crea una película pasiva en la superficie que ayuda a resistir la corrosión.
En resumen, el acero inoxidable no es una familia de metales independiente. Es una rama de los aceros aleados centrada en la resistencia a la corrosión.
Diferencias clave en la composición
La diferencia de rendimiento entre estos aceros proviene de tres cosas:
- ¿Qué elementos se añaden?.
- ¿Cuanto de cada elemento se añade?.
- Si el acero está tratado térmicamente.
El acero base es hierro mezclado con carbono. La mayoría de los aceros contienen hasta aproximadamente 2,11 TP5T de carbono. Se añaden elementos de aleación para perfeccionar las propiedades finales.
Una regla rápida distingue los aceros de baja aleación de los de alta aleación. Los aceros de baja aleación tienen menos de 5% de elementos de aleación totales. Los aceros de alta aleación tienen más de 5%. Un mayor contenido de aleación puede mejorar la dureza, la resistencia a altas temperaturas o la resistencia a la corrosión. Sin embargo, también puede aumentar los costos y hacer que el procesamiento sea más complejo.
A continuación se presentan los elementos de aleación más comunes y sus funciones:
- Cromo (Cr): Aumenta la dureza y la resistencia al desgaste. Niveles más altos mejoran la resistencia a la corrosión.
- Níquel (Ni): Mejora la tenacidad. Niveles más altos mejoran la resistencia a la corrosión y el rendimiento a bajas temperaturas.
- Molibdeno (Mo): Ofrece resistencia a altas temperaturas. También ayuda a resistir ciertos tipos de corrosión, como la causada por cloruros.
- Vanadio (V): Ayuda a crear granos finos, lo que aumenta la resistencia. Se utiliza a menudo en aceros de alta resistencia.
- Manganeso (Mn): Mejora la resistencia y la templabilidad. También mejora la trabajabilidad del acero.
Principales tipos de acero inoxidable y sus usos
Los aceros inoxidables se agrupan en familias según su estructura interna. Elegir la familia adecuada suele ser más importante que memorizar los grados individuales. A continuación, se presentan las cinco categorías comunes.
Austenítico (Serie 300)Los aceros inoxidables austeníticos, como el 304 y el 316, son la opción preferida para muchos proyectos. Ofrecen buena resistencia a la corrosión y son fáciles de conformar y soldar. Se encuentran en equipos alimentarios, tanques químicos y piezas que requieren buena ductilidad. No son ideales para aplicaciones que requieren una dureza muy alta debido al tratamiento térmico.
Ferrítico (Serie 400): Los aceros inoxidables ferríticos, como el 409 y el 430, se eligen por su menor costo. Ofrecen una resistencia moderada a la corrosión. Estos aceros son comunes en sistemas de escape de automóviles y otros entornos menos agresivos. No son la primera opción para piezas estructurales que requieren alta tenacidad.
Martensítico (Serie 400): Los aceros inoxidables martensíticos, como el 410 y el 420, se utilizan para piezas que requieren dureza y resistencia. Pueden tratarse térmicamente para lograr estas propiedades. Se encuentran en ejes, cuchillos e instrumental quirúrgico. Su desventaja es una menor resistencia a la corrosión en comparación con los grados austeníticos.
Dúplex: Los aceros inoxidables dúplex, como el 2205, ofrecen alta resistencia. Además, resisten la corrosión por cloruros mejor que muchas opciones austeníticas. Esto los hace comunes en entornos marinos y de procesamiento químico. Su conformación puede ser más difícil que la de los aceros austeníticos.
Endurecimiento por precipitación (PH): Los aceros inoxidables PH adquieren resistencia mediante un tratamiento térmico llamado envejecimiento. Esto los hace ideales para piezas de alta resistencia con tolerancias ajustadas. Se utilizan en la industria aeroespacial y otros sectores de precisión. Estos grados requieren un tratamiento térmico minucioso para obtener las propiedades adecuadas.
| Familia de acero inoxidable | Mejor para | Precauciones |
|---|---|---|
| Austenítico | corrosión general + conformabilidad | No para la más alta dureza |
| Ferrítico | costo + corrosión leve | rango de tenacidad más bajo |
| Martensítico | dureza tratable térmicamente | compensación por corrosión |
| Dúplex | fuerza + resistencia al cloruro | disciplina de formación/fabricación |
| PH inoxidable | Alta resistencia después del envejecimiento | control del tratamiento térmico |
Rendimiento mecánico frente a rendimiento frente a la corrosión
El acero aleado suele ofrecer mayor resistencia y dureza por su precio. El acero inoxidable suele ser superior en resistencia a la corrosión y bajo mantenimiento. Sin embargo, recuerde que el grado específico y el tratamiento térmico pueden influir en el resultado.
Propiedades mecánicas:
- Resistencia a la tracción: Los aceros aleados suelen tener mayor resistencia. Su rango típico es de 758 a 1882 MPa. Muchos aceros inoxidables se encuentran en el rango de 515 a 827 MPa.
- Dureza: Los aceros aleados pueden tratarse térmicamente hasta alcanzar niveles elevados de dureza (200–600 HB). Muchos aceros inoxidables comunes son más blandos (150–300 HB).
- Fatiga: Los aceros aleados con un tratamiento térmico adecuado presentan un buen rendimiento contra la fatiga. Algunos aceros inoxidables, como el dúplex, también son muy competitivos.
Propiedades de corrosión:
- Corrosión general: El acero inoxidable tiene una ventaja natural gracias a su película de cromo. Muchos aceros aleados requieren un recubrimiento o acabado para una protección similar en condiciones de humedad.
- Corrosión por picaduras/grietas: El rendimiento del acero inoxidable depende en gran medida de su calidad. Las opciones de acero inoxidable de mayor aleación ofrecen mejores resultados que los aceros de aleación simple, especialmente frente a los cloruros.
- Corrosión galvánica: Mezclar acero inoxidable con acero al carbono o de aleación en un ambiente húmedo puede causar problemas. El material menos noble puede corroerse más rápidamente. El diseño y el aislamiento son importantes.
| Eje de decisión | Acero aleado (general) | Acero inoxidable (general) |
|---|---|---|
| Potencial de resistencia/dureza | Alto (a menudo tratable térmicamente) | Varía; algunas familias son tratables térmicamente. |
| Resistencia a la corrosión | Depende; a menudo necesita protección. | Línea de base fuerte debido a la película pasiva de Cr |
| Carga de mantenimiento | A menudo más alto en servicio húmedo/corrosivo | A menudo más bajo por exposición corrosiva |
| Costo (material) | A menudo más bajo | A menudo más alto (dependiendo del grado) |
Consideraciones de fabricación
La fabricación de una pieza puede afectar su coste total más que el precio del material. Esto es especialmente cierto en piezas con tolerancias ajustadas o grandes volúmenes de producción.
Tratamiento térmico:Los aceros aleados suelen someterse a tratamientos térmicos para alcanzar los objetivos de resistencia y dureza. El tratamiento térmico del acero inoxidable depende de la familia. Elegir un grado tratable térmicamente solo es útil si su diseño necesita estas propiedades mejoradas.
Mecanizado:Los aceros inoxidables suelen ser más difíciles de mecanizar que los aceros aleados comunes. Pueden causar mayor desgaste de las herramientas debido al endurecimiento por acritud y al calor. Esto significa que mecanizar acero inoxidable suele requerir más tiempo y control del proceso.
Soldadura y conformación:Ambos materiales se pueden soldar y conformar, pero los resultados dependen del grado. El acero inoxidable austenítico suele ser tolerante. El acero martensítico y algunos grados dúplex requieren mayor cuidado para proteger sus propiedades.
Una lista de verificación de selección práctica
Puede hacer una buena primera elección clasificando tres factores: riesgo de exposición, demanda mecánica y costo total de fabricación.
- El medio ambiente primero: La exposición a la humedad, a sustancias químicas o al cloruro es una señal de que el acero inoxidable es un material muy adecuado. Esto también le ayudará a elegir la familia de acero inoxidable adecuada.
- Carga y desgaste: Un alto desgaste o alto estrés a menudo favorecen al acero de aleación tratable térmicamente o al acero inoxidable martensítico/PH.
- Mantenimiento: Si el revestimiento o la pintura son difíciles de mantener, el acero inoxidable a menudo reduce los dolores de cabeza a largo plazo.
- Fabricación: El mecanizado complejo puede encarecer el acero inoxidable. Los tratamientos térmicos pueden encarecer los aceros aleados.
- Presupuesto y disponibilidad: Compare el costo total de grados específicos, no sólo los nombres generales de los materiales.
Conclusión
Si el riesgo de corrosión es alto y el mantenimiento es difícil, generalmente recomendamos el acero inoxidable para obtener el rendimiento más confiable durante toda la vida útil. Cuando el entorno está controlado y la prioridad es la resistencia y la resistencia al desgaste, a menudo vemos que el acero aleado ofrece un mejor rendimiento por su dinero, especialmente después del tratamiento térmico adecuado. En Yonglihao Machinery, como empresa de prototipado rápido, No elegimos materiales en abstracto. Adaptamos la calidad, la condición y la ruta de proceso adecuadas a sus cargas, exposición, tolerancias y plan de producción, para que sus primeros prototipos le permitan una producción repetible.
Preguntas frecuentes
¿El acero inoxidable es un acero de aleación?
Sí, el acero inoxidable es un tipo de acero aleado. La principal diferencia radica en que el acero inoxidable debe contener al menos 10.5% de cromo. Este cromo crea una película pasiva que le ayuda a resistir la corrosión. La categoría de acero aleado es mucho más amplia. Suele centrarse en la resistencia, el desgaste y el rendimiento térmico.
¿Qué es más resistente: el acero de aleación o el acero inoxidable?
Depende del grado y del tratamiento térmico. Se suelen elegir aceros aleados para tareas que requieren una resistencia o dureza muy altas. Muchos aceros aleados pueden tratarse térmicamente para alcanzar una gran resistencia. Algunas familias de aceros inoxidables, como los martensíticos, los PH o los dúplex, también pueden alcanzar altos niveles de rendimiento. Se recomienda comparar grados específicos en las mismas condiciones.
¿Qué es mejor para la corrosión: acero de aleación o acero inoxidable?
El acero inoxidable suele ser la opción más segura para la resistencia a la corrosión. Su capa de cromo lo protege en diversos entornos húmedos o químicos. Por el contrario, muchos aceros aleados requieren un recubrimiento o protección superficial para una durabilidad similar. Al trabajar con cloruros, elija los grados de acero inoxidable con cuidado. La resistencia a las picaduras puede variar considerablemente entre grados.
¿Por qué el acero inoxidable suele costar más mecanizar?
El acero inoxidable puede ser agresivo para las herramientas y afectar la estabilidad del proceso. Esto suele encarecer su mecanizado. Factores como el endurecimiento por acritud, la generación de calor y el control de viruta pueden aumentar el desgaste de la herramienta. También pueden alargar los tiempos de ciclo en comparación con los aceros aleados comunes. La forma de la pieza, la tolerancia requerida y las necesidades de acabado superficial pueden acentuar aún más esta diferencia.
¿Puedo reemplazar el acero inoxidable con acero de aleación para ahorrar dinero?
A veces es posible, pero solo en entornos templados. También es necesario proteger la superficie de forma fiable. Si la pieza se expone a humedad, productos químicos o cloruros, podría perder sus ahorros. Podría acabar pagando recubrimientos, mantenimiento o correr el riesgo de una falla prematura. Considere siempre el coste total del ciclo de vida y la exposición antes de realizar un cambio.
